本片通过三代知识分子的经历，以史诗的手法，描述了20世纪中国当代科学和教育家波澜壮阔的奋斗史，塑造了以钱学森、华罗庚、邓稼先、钱三强、朱自清、周培源、吴有训等为创作原型的卓然不凡的艺术群象，生动再现了从抗战爆发的清华北大到烽火硝烟的西南联大，再到新中国诞生之初，一代学子在烽火硝烟中发奋学习长大成人，赴美留学，并取得令世界瞩目的科学成就，最终冲破重重阻挠，毅然返回祖国贡献青春和才华，以满腔热血和拳拳的赤子之心奠基共和国科教大厦的史实。
赵薇 Wei Zhao 谢霆锋 柳云龙 孙海英 陈建斌 牛莉 洪剑涛
朱军 杨烁 杨洋 张少华 蒋勤勤 唐国强 王俊凯 王源 陈建斌 黄渤 林永健 李亚鹏 吴京 秦海璐 张若昀 谷智鑫 郎朗 沙溢 胡可 保剑锋 易烊千玺 张艺兴 蒋欣 宋佳 朱迅 尼格买提·热合曼 陶虹 李幼斌 韩雪 陈晓 王丽坤 魏大勋 罗晋 关晓彤 于朦胧 常远
刘婧 倪萍 秦海璐 贾乃亮 刘涛 唐嫣 蔡徐坤 张也 张家齐 黄子韬 吴宣仪 刘雨昕 李宇春 龚琳娜 乌兰图雅 丁真珍珠 陈建斌 Jianbin Chen 杨坤 Kun Yang 林进璋 Chin Chang Lin 马启越 Qiyue Ma 巩立姣 檀健次 Jianci Tan 孙一文 Yiwen Sun 鞠婧祎 Jingyi Ju 朱正廷 Zhengting Zhu 周深 Shen Zhou 李玉刚 Yugang Li 李响 朴树 Shu Pu 毛晓彤 Xiaotong Mao 张碧晨 Bichen
陈建斌 陶虹 吴秀波 李虎城 鲍振江 章宇
赵丽颖 黄晓明 陈明昊 朱媛媛 秦俊杰 耿乐 余皑磊 张国强 刘威葳 李九霄 张维伊 王伊瑶 董可飞 朱超艺 陈昊明 刘巴特尔 陈法蓉 罗二羊 郭广平 张晔子 韩昊霖 王建国 贾景晖 傅迦 刘亭作 李溪芮 刘桦 王姬 吴彦姝 李强 夏力薪 房子斌 宋宁峰 李传缨 巫刚
易烊千玺 刘浩存 朱媛媛
易烊千玺刘浩存朱媛媛高亚麟
刘佩琦 倪大红 李光洁 辛柏青 韩童生 刘晶晶
辛柏青 颜丹晨 蒋少峰 戈治均 戴娇倩
陈道明 巩俐 张慧雯 郭涛 刘佩琦 祖峰 闫妮 辛柏青 张嘉益 陈小艺 丁嘉丽 李纯 张庭菲 付璐璐 高莹 王志强 张金元
王千源 张译 姜武 黄志忠 张俊一 欧豪 杜淳 魏晨 张宥浩 唐艺昕 李九霄 李晨 梁静 侯勇 辛柏青 俞灏明 刘晓庆 姚晨 郑恺 余皑磊 黄晓明 徐嘉雯 张承 马精武 胡晓光 陆思宇 白恩 曹璐 刘云龙 杨嘉华 中泉英雄 高爽 郑伟 高冬平 黄米依 曹卫宇 宋洋 徐乐同 徐幸
袁立 郭晓东 李静 刘思言 赵瑞 赵岭 郭铁城 徐筠
吴楚帆 袁立祥 罗艳卿 张瑛
袁立 胡兵 傅彪 刘佩琦
刘德华 巩俐 袁立 陈志朋 李诚儒 胡静 安雅 罗素 胡凯莉 虞俊达 潘霜霜 赵晨浩
吕一 孙松 王琳 孙强 林家川 陈锐
易烊千玺 刘浩存 朱媛媛 高亚麟 夏雨 岳云鹏 陈祉希 李晓川 孔琳 吴晓亮 张绍刚 孙强 安笑歌 李增辉 姚未平 张浩天 柴陆
李奇龙 苏拉文雅 谢军 刘金金 释行可 吴承俊 赵翼龙 孙强
孙强 吕晶 张永庆 桑宗忠
大张伟 赵露思 周奇墨 小鹿 翟佳宁
大张伟 付航 陈妍希 黄晓明 沈月 房主任 刘仁铖 唐香玉 王勉 小北 詹鑫 于祥宇 翟佳宁 张海宇
王一 翟佳 濡雪 嵇波 陈大伟 李佳璇 任晗 陈大红 毛荣夏 戴明 周澎 路一萍 王大元
周星驰 郭麒麟 吴镇宇 徐峥 杨天真 蒋龙 范志毅 庞博 王建国 杨笠 周奇墨 朱丹 蔡康永 爆爆 陈述 DAVY 东成西就 多多 大老王 戴为 二人站 付航 傅首尔 Hamza 黑灯 卡卡 笼包 刘仁铖 良言 刘旸 刘振东 毛冬 门腔 南瓜 诺米 漆漆 尚九熙 沈清 Strong 史妍 唐香玉 王十七 王越 王耀繁 小北 小海 小鹿 小罗 夏夏 贤鱼 阎鹤祥 于翔宇 臧鸿飞 朱鹤松 翟佳宁 子铭 詹鑫
杨树林 文松 毛林林 周云鹏 田娃 王小虎 林威 赵振廷
秦岚 王冠逸 施予斐 杨树林 郑嘉颖 应采儿 甘薇 尹艺夫
冯巩 闫学晶 李雪琴 宋小宝 郎朗 印小天 潘长江 潘阳 巩汉林 巩天阔 孙越 常远 黄景瑜 万茜 贾冰 李嘉琦 郭冬临 宋晓峰 杨树林 孙涛 邵峰 王振华 郭阳 郭亮 许君聪 蒋诗萌 杨鸣 郭艾伦
张志忠 哈斯高娃 夏和平 华明伟 廖京生 胡明 孙雪梅 白林 吴竞 江平 管越 龚力群 孙启新 徐晶晶 李克俭 高长利 杨树林 博霏 皮尔·笛仙 达格玛·斯尤维亚·华恩武 塔吉扬娜·李特文娜
陈小艺 张嘉益 娜仁花 王继世 高冰 李蓬 雷镇语 刘波 马静 杨圣文 何苗 黄维娜 湛雅书 吕洋 谭晓燕
李凤绪 冯远征 松涛 郭建国 玉坦 玉甩
李凤绪 杨小米 李金哲 邱禹程 陈瑞加
李凤绪 孙敏 张嘉益 滕汝骏 罗京民 Jingmin Luo 高明
葛优 邬君梅 范冰冰 丛珊 宋佳 郭涛 梅婷 耿乐 元秋 李晨 李小璐 段奕宏 刘震云 李凤绪 陈西贝 厉娜 高菲
刘文凤 刘峰超 任明生
王丽云 赵丽娟 陈锐 吕晓禾 舒耀瑄 刘文凤
斯琴高娃 夏凡 刘金山 牛莉 赵柯 孙桂田 刘文凤 司光敏 周磊 孙铁 杨凯 张妍 李小燕 徐敏 王楠
李诚儒 李大海 王艺曈 刘文凤
周翊涛 赵星卉
张德高 周倩
秦俊杰 徐璐 陆毅 胡海锋 张芷溪 朱刚日尧 莫小奇 孙佺 丁勇岱 丁海峰 吴秀波 吴越 胡静 李乃文 吴刚 刘威葳 许亚军 钱泳辰 李建义 张凯丽 冯雷 高露 许文广 岳红 张可盈 赵樱子 谭凯 孙添垚
于毅 刘智扬 肖茵 岳丽娜 杨昆 倪虹洁 王纯
漆培鑫 潘欣懿 谢伊博
吴军 李菁菁 李颖 宋雨霏
张若昀 焦俊艳 李现 程枫 屈菁菁 钱波 李肆童 侯茗皓 王宏伟 曲毅勇 胡翔宇 鲍奇龙 孙崇琨 张建科 刘笑语 王闯 周红 王泽熹 郭海文 吴景峰 于群 刘丽娟 葛敬凡 韩冰 刘子赫 柳金芝 石涵 陈城 张桐 张晓蕾 李思潼 王家瑞 李丽峰 李宝珍 高家琦 刘轩羽 闻玉龙 马颖杰 葛苏仪 李栋栋 陈秋诗 胡乃青 潘垚 王靖宇 关佩男 殷亚泰 邓皓 宋学北 单宝云 高蕊 龙怀忠 于明加 姚姝君 李贺 蒋易 杨嘉华 贾凤柱 于春 郝文婷 姜尘
董洁 杜淳 何晟铭 邓萃雯 曹曦文 张嘉倪 高昊 张晨光 汤镇业 白珊 苏青
赵本山 狄龙 毕畅 贺树峰 王小利 刘小光 唐鉴军 宋晓峰 蔡维利 于月仙 马心怡 闫光明 唐娜
汤敏 陈靖可 吴迪飞 姬天语 王聪 王思洁 邹梓越 郭震
彭禺厶 倪美诗 林枫烨 何绍宏 吴翎薇 岳冬峰 于子宽 张勇民
郭赫轩 陈芷琰 吴彦坤
演员：周翊涛 赵星卉
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演员：张德高 周倩
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演员：秦俊杰 徐璐 陆毅 胡海锋 张芷溪 朱刚日尧 莫小奇 孙佺 丁勇岱 丁海峰 吴秀波 吴越 胡静 李乃文 吴刚 刘威葳 许亚军 钱泳辰 李建义 张凯丽 冯雷 高露 许文广 岳红 张可盈 赵樱子 谭凯 孙添垚
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